κεκλιμένο επίπεδο

Απλή μηχανή, που αποτελείται από ένα σταθερό επίπεδο, που σχηματίζει οξεία γωνία με μια οριζόντια επιφάνεια. Ένα σώμα τοποθετημένο πάνω στο κ.ε. κινείται από τη δράση της συνιστώσας του βάρους που είναι παράλληλη προς αυτό το επίπεδο ενώ η κάθετη συνιστώσα προς το κ.ε. εξισορροπείται από την αντίδραση του επιπέδου αυτού. Η επιτάχυνση, συνεπώς, που λαμβάνει ένα σώμα, είναι τόσο μεγαλύτερη –εάν παραβλεφθούν οι τριβές– όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση του επιπέδου. Στην πραγματικότητα, όταν αυξάνεται αυτή η κλίση, αυξάνεται το μέγεθος της συνιστώσας του βάρους που είναι παράλληλη προς το κ.ε. Αυτό εκφράζεται στον τύπο: a = g·ημ α, όπου a η επιτάχυνση του σώματος, g η επιτάχυνση της βαρύτητας και α η γωνία που σχηματίζει το κ.ε. με το οριζόντιο. Για να διατηρηθεί ακίνητο ένα σώμα τοποθετημένο σε κ.ε. πρέπει να εφαρμοστεί σε αυτό μια δύναμη ίση και αντίθετης φοράς προς τη συνιστώσα της βαρύτητας, την παράλληλη προς το επίπεδο, η οποία δρα στο σώμα. Σε τύπο η συνθήκη ισορροπίας εκφράζεται: όπου Q είναι η εφαρμοζόμενη δύναμη στο σώμα, Ρ το βάρος του σώματος, h το ύψος του σώματος από την οριζόντια και l η απόσταση του σώματος αυτού από την κορυφή της γωνίας α, την οποία το επίπεδο σχηματίζει με την οριζόντια. Για να κινηθεί το σώμα προς τα επάνω, πρέπει να εφαρμοστεί σε αυτό μια δύναμη μεγαλύτερη από εκείνη που το διατηρεί σε ισορροπία. Προκύπτει λοιπόν καθαρά ότι η δύναμη αυτή είναι τόσο μικρότερη για ένα δεδομένο σώμα όσο μικρότερη είναι η κλίση του επιπέδου. Εξάλλου είναι εύκολα αντιληπτό ότι για να ανυψωθεί ένα σώμα σε ένα δεδομένο επίπεδο h, η διαδρομή θα είναι τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερη είναι η κλίση του επιπέδου. Είναι συνεπώς δυνατόν, αν εφαρμοστεί μια ορισμένη δύναμη F (π.χ. η μυϊκή δύναμη του ανθρώπου) να ανυψωθούν σε ένα δεδομένο ύψος, χρησιμοποιώντας ένα κ.ε., σώματα που δεν θα μπορούσαν να ανυψωθούν αν η ίδια δύναμη δρούσε κατά τη διεύθυνση της κατακορύφου. Άρα –με ίσες εφαρμοζόμενες δυνάμεις– όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του σώματος τόσο μικρότερη πρέπει να είναι η κλίση του επιπέδου. Εκμετάλλευση της αρχής του κ.ε. γίνεται σε όλες τις κλίμακες, στις ανηφορικές οδούς, στους σχοινοσιδηροδρόμους κλπ. Στη βιομηχανία εφαρμόζεται για τη μετατόπιση υλικών από ένα επίπεδο του εργοστασίου στις μηχανές ενός άλλου υπερκείμενου τμήματος. Μια ιδιαίτερη εφαρμογή του κ.ε. και των νόμων που διέπουν την ισορροπία του πραγματοποιείται σε μια άλλη απλή μηχανή, τη σφήνα. Στην περίπτωση αυτής της μηχανής το κ.ε. κινείται και υπερνικά την αντίσταση δυνάμεων που εφαρμόζονται κάθετα προς τις έδρες του. Η δύναμη που εφαρμόζεται προς τη διεύθυνση της διχοτόμου της γωνίας α (ισχύς) είναι ικανή να υπερνικήσει μια αντίσταση τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερη είναι η γωνία αυτή. Η γωνία που σχηματίζεται στις δύο έδρες ονομάζεται γωνία τομής. Σφήνες είναι όλα τα εργαλεία κοπής (μαχαίρια, ξυράφια, πελέκεις κλπ.). Αν ελαττωθεί η κλίση του επιπέδου, η χρήση ίδιας δύναμης (στο σχήμα, η δύναμη του ανθρώπου) επιτρέπει την ανύψωση μεγαλύτερου βάρους.